Презентация на тему Физиология растений

Презентация на тему Физиология растений, предмет презентации: Биология. Этот материал содержит 39 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1
Текст слайда:

Физиология растений. Часть первая: физиология

Словарь русского языка Ожегова: Физиология:
1. Наука о функциях, отправлениях организма.
2. Совокупность жизненных процессов, происходящих в организме и его органах.
3. перен. Грубая чувственность (разг.)

БЭС: Физиология (от греч. physis – природа и ...логия), наука о жизнедеятельности целого организма и его отд. частей – клеток, органов, функциональных систем. Ф. изучает механизмы разл. функций живого организма (рост, размножение, дыхание и др.), их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивид. развития особи.



Китайский язык: - жизнь, логика, познание.

Учебник ФР (Либберт): Физиология – учение о протекающих в живой материи процессах. Предмет физиологии – функции живых существ, их органов.


Учебник ФР (Полевой): Ф. - наука о функциональной активности организмов

生 理 学


Слайд 2
Текст слайда:

«Знание без рассуждения бесполезно, рассуждение без знаний губительно» Конфуций

Методы и подходы. NB – оставить объект живым.
спектральные (в том числе с использованием витальных красителей)
генетические (исследование мутантов, дефектных по определенному признаку; весьма эффективны генно-инженерные подходы – например, «нокаут» гена)
модели ( культура клеток, математическое моделирование)
использование достижений наук «низлежащих уровней иерархии»
Жизнь принципиально непознаваема, поскольку необходимость оставить объект живим позволяет ему скрыть от исследователя самые сокровенные тайны… Нильс Бор

Иерархия познавательных (естественно-научных) исследований
Что происходит – классическая ботаника, зоология, фитохимия
Как происходит – теория эволюции, генетика, биохимия
И зачем все это – физиология
«Только физиолог может позволить себе роскошь задать вопрос – а зачем?»
Б.А.Кудряшов



Слайд 3
Текст слайда:

Физиология растений. Часть вторая: растения





Слайд 4
Текст слайда:

Физиология растений. Часть вторая: растения

Автотрофность
↕ ?
Прикрепленное
существование

Фотосинтез
Минеральное питание. Бережное отношение
к азоту
Метамерное строение, другой тип симметрии
Стадийность развития, зависимое от внешних условий (например, закладка репродуктивных органов)
Постоянный рост
Особенности эмбрионального развития
Расселение зачатками. Семя – особая структура – растение в миниатюре и упаковке
Специфичная стратегия устойчивости
(дублирование функций, мультифункциональность)
Механизмы устойчивости – на морфологическом или биохимическом уровне (вторичный метаболизм)

Клетка:
Три генома; их взаимодействие
Клеточная стенка: другая стратегия водного обмена, обмена информацией
Пластиды: фабрики «горячих производств»
Вакуоли: многоцелевые органеллы

Стратегия существования:
«жить согласно с окружающей средой».


Слайд 5
Текст слайда:

Физиология растений. Часть третья. Дополнительная…

Экологические
аспекты.
«Космическая роль» зеленого растения».
Леса - 10% поверхности земли, 1/3 от площади континентов. Но при этом они составляют 80 – 90% биомассы земли (биомасса животных – 1,5 – 2% от биомассы растений).
В год связывается 300 – 400 млрд. тонн СО2 , на долю океана приходится 30-35%, континентов – 65-70%.
Полный оборот СО2 – всего 300 лет.

Политические аспекты
Рамочная Конвенция ООН, Киотский протокол – контроль за соотношением CО2 ↓ / СО2 ↑ на территории разных стран. При соотношении меньше единицы – надо платить, если больше единицы - можно заработать
По мнению ряда ученых, Россию лишили потенциальных доходов от использования ее «поглотительного ресурса». При расчетах по методологии Киотского протокола «недоучтенная» разница поглотительного ресурса лесов России - 41 млн. т С в год. По ценам Европейского «углеродного рынка» это около 1.23 млрд. US$ в год в период 2008-2012гг.
К этому можно добавить неучет 14 млрд. т сокращений выбросов СО2 за период 1990-2007гг Плюс неучет поглотительного баланса территорий России - 0,868 млрд. т С в год, -
Итого, по оценкам ряда экспертов, начиная с 1995г. (начало переговоров по Киотскому протоколу) Россия ежегодно теряет около 36.4 млрд. US$

Экономические, этические и другие аспекты.
Научные основы современного растениеводства. Растительная биотехнология. Получение и физиологические характеристика трансгенных растений. Опасность их выращивания и использования. Сохранение генофонда. Etc.и etc…


Слайд 6
Текст слайда:

Биоэнергетика: правила игры (законы термодинамики). Мало не покажется...

Первый закон. Энергия вселенной не может ни создаваться, ни исчезать. Энергия вселенной постоянна
Второй закон. Энтропия Вселенной всегда возрастает. Существует общая тенденция к увеличению хаоса и беспорядка
Третий закон. Энтропия равна нулю лишь для совершенного кристалла при температуре абсолютного нуля

Первый закон. Вы не можете выиграть

Второй закон. Вы не можете остаться «при своих»

Третий закон. Вы не можете не участвовать в игре


Слайд 7
Текст слайда:

Биоэнергетика. Что же делать?

Самая вредная формула: ΔE = ΔH = ΔG + TΔS
(второй закон термодинамики), E- полная энергия системы,
H – свободная энтальпия, G – свободная энергия Гиббса,
Т – абсолютная температура, S – энтропия
Для самопроизвольных реакций → ΔG < 0
Для синтеза упорядоченных структур → ΔG > 0

Живые системы – весьма упорядоченные образования!

Решение проблемы - сопряжение реакций (за все надо платить!) :

Реакция 1: А + В → С ΔG > 0 («реакция интереса»)
Реакция 2: X + Y → Z ΔG < 0 ( «оплата» )
----------------------------------------------
∑ ΔG < 0
Реакцию 2 («оплату») полезно унифицировать – это гидролиз АТФ:
АТФ + Н2О = АДФ + Фн


Слайд 8
Текст слайда:

АТФ (ATP) - основная «энергетическая денежка» клетки

ΔGo’ = 29,4 кДж / моль или 7,0 ккал / моль


Слайд 9
Текст слайда:

Изменением концентрации АТФ можно регулировать «выход» энергии ее гидролиза

АТФ/АДФ [АТФ] ΔG (ккал/моль) ΔG (кДж/моль)
рН=0 1/1 1М - 5,6 - 23,5 ΔG0
рН=7 1/1 1М - 7,0 - 29,4 ΔG0’
рН=7 10/1 0,01М - 9,0 - 37,8
рН=7 100/1 0,001М - 14,0 - 58,8

1 ккал = 4.2 кДж.



Слайд 10
Текст слайда:

Откуда взять АТФ? ( или - где ключ от квартиры где деньги лежат?)

“Элементарно, Ватсон !”:
Реакция 1: АДФ + ФН → АТФ ΔG > 0 «реакция интереса»
Реакция 2: А → В + С ΔG < 0 «оплата»
-----------------------------
∑ ΔG < 0
Реакция 2 – это окисление восстановленных молекул.
ΔG0 = - nFΔE0 где n – число молей e- (NA = 6.02 ×1023)
F – число Фарадея, 96 487 кл/моль.
ΔE = 1.0v ≈ 100 кДж/моль
Реакцию 2 тоже полезно унифицировать – это окисление НАДН:
НАДН + Н2О + 1/2О2 = НАД+ + Н+ + 2ОН- ΔE ≈ 1.0v
ΔE окисления НАДН также можно регулировать ее концентрацией - уравнение Нернста


Слайд 11
Текст слайда:

НАД+ (NAD+) и НАДФ+ (NADP+) – «золотой запас» и универсальные «рабочие лошадки» Red-Ox реакций в клетке.

Eо’ = - 0,32 v


Слайд 12
Текст слайда:

Откуда взять восстановленный НАДН? (или – как пополнить «золотой запас»?)

НАДН получается за счет окисления восстановленных соединений - например:
сахарозы – в цитозоле (гликолиз): пирувата и ацетил-СоА – в митохондриях:


Слайд 13
Текст слайда:

Чем сильнее окислена молекула, тем меньше энергии она содержит


H H H OH
| | | |
H–C–H H–C–OH C = O C = O O = C = O
| | | |
H H H H

Метан Метанол Форм- Муравьиная Углекислый газ
(спирт) альдегид кислота (диоксид)

════════════════════>
Увеличение степени окисленности

<════════════════════
Увеличение запаса энергии в молекуле



Слайд 14
Текст слайда:

По окислительно-восстановительному потенциалу можно определить уровень энергии молекулы и вероятность реакции

Red-Ox-пара Eо’, v
Пируват/ацетат + СО2 - 0,70
α-кетоглутарат/сукцинат + СО2 - 0,67
Н+ / 1/2Н2 - 0,42
НАДФ+/ НАДФН + Н+ - 0,32
НАД+/ НАДН + Н+ - 0,32
Пируват/ лактат - 0,19
Оксалоацетат/ малат - 0,17
Фумарат/ сукцинат + 0,03
Дегидроаскорбат/ аскорбат + 0,08
1/2 О2 / Н2О + 0,82


Слайд 15
Текст слайда:

Ацетил-кофермент А (Acet-CoA) – восстановленный углеводный фрагмент, который окисляется в митохондриях для восстановления НАДН

Кофермент А - универсальный переносчик и “активатор” ацильных групп
O
||
СоА-SH + CH3СOOH ↔ CoA-S~C-CH3 + Н2О.

Окисляемый углеводный компонент тоже полезно унифицировать…

Пантетеин (пантоевая к-та + β-аланин + цистеамин) + АДФ-3Ф



Слайд 16
Текст слайда:

Биоэнергетика: иерархия

Для валютных
операций
нужны
обменные
пункты..


Слайд 17
Текст слайда:

Для сопряжения окисления НАДН с синтезом АТФ необходима особая форма запасания энергии – на мембране. Что-то вроде конденсатора, но гораздо лучше…




Градиент электрохимического
потенциала протонов на мембране

ΔμН = FΔφ + RTln [H+]p/[H+]n

+ + + + + + + + ΔμН = FΔφ - RTΔpH

Δφ Δp = Δφ – 0.06ΔpH
протон-движущая сила
– – – – – – – –


Δφ - электрическая

Н+ Н+ Н+ Н+ Н+ составляющая

ΔрН ΔрН - химическая
составляющая
Н+ Н+

1ед. ΔрН = 60mV =
5,7 кДж/моль = 1.4ккал/моль


Слайд 18
Текст слайда:

Результат: энергетическая система клетки - дыхание

С12H22O11 + 13H2O →
12CO2 + 48H+ + 48e-

12O2 +48H+ + 48e- →
24H2O

С12H22O11 + 12O2 →
12CO2 + 11H2O
60АDP + 60Pi →
60ATP + 60 H2O


Слайд 19
Текст слайда:

Хиноны (убихиноны и пластохиноны) - липофильные молекулы с Red-Ox свойствами: перенос 2е- + 2Н+

Eо’: от 0,0 до +0,10 V
(в связанном виде – до -0,3 V)
в среднем – около 0 V


Слайд 20
Текст слайда:

Флавинадениндинуклеотид (ФАД, FAD) и флавинмононуклеотид (ФМН, FMN) - компоненты многих Red-Ox ферментов: перенос 2е- + 2Н+

Eo : от -0,5 до +0,2 V
в зависимости от белка,
стабилизации кольца, резонанса


Слайд 21
Текст слайда:

Железо-серные белки - 2Fe-2S и 4Fe-4S: перенос только е-

Eо’:
от – 0,42V (Fd)
до + 0,35V
(Fe-S бел. Риске)


Слайд 22
Текст слайда:

Гемы - коферменты цитохромов: перенос только е-

Eо’:
от -0,18 V (cyt b6)
до +0,55 V (cyt a3)

Cyt b

Cyt с

Cyt а


Слайд 23
Текст слайда:

Переносчики е- в ЭТЦ выстаиваются согласно своим Ео’ – «под горку»

НАДН → ФП (ФМН) → FeS (min 5шт) → UQ(пул) →
-0,32v -(0,3 – 0,1)v -(0,37-0,02)v 0v
→ цит b → FeS → цит с1 → цит с → цит а-а3 → О2
0.1v 0,28v 0,22v 0,25v 0,29-0,55v 0,82v


Слайд 24
Текст слайда:

Общая схема дыхательной ЭТЦ: четыре белковых комплекса, объединяемые подвижными переносчиками е-


Слайд 25
Текст слайда:

Результат: энергетическая система клетки - дыхание



Слайд 26
Текст слайда:

Комплекс I: НАДН-дегидрогеназа. Старый башмак…


Слайд 27
Текст слайда:

НАДН-дегидрогеназа: принцип работы

М.в. 600-900kDa
До 40 белков (min – 14)
I субкомплекс «голенище»:
Флавопротеин -3 белка 51, 24 и 10 kDa, содержат
ФМН, 2 2Fe2S-центра (N1)
Железопротеин – 6 белков
75, 49, 30, 18, 15 13 kDa,
3 4Fe4S-центра (N3, N4)
II субкомплекс «подошва»:
4Fe4S-центр (N2).
Кодирование:
в ядре – 7 белков - Fp, Ip
в m-геноме – 7 белков


ΔЕ = -0,32v – 0v ≈ 0,3v


Слайд 28
Текст слайда:

Комплекс III: КоQН2:цитС-редуктаза; цитохром В6С-комплекс

Структура: димер,
мономер - до 11 белков,
min – 3 белка:
Cyt b (2 гема bL и bH), 45kDa
FeS-белок (2Fe2S), 21,5kDa
Cyt c1, 27kDa, 240а-к

E0’: bL -0,04v, bH +0,04v, FeS-белок +0,28v, Cyt c1 +0,22v, Cyt c +0,25v

1,5нм

5,5нм

4,5нм

Межмембранное пространство

Матрикс


Слайд 29
Текст слайда:

Белковый состав cyt-bc1-комплекса и работа Q-цикла (в хлоропластах – аналогично, но об этом позже…)

Межмембранное
пространство

Матрикс

ΔЕ = 0 - 0,25v = 0,25v


Слайд 30
Текст слайда:

Комплекс IV: цитохром а-а3, цитохромоксидаза

Структура: димер. Мономеры: 3 больших полипептида, кодируются в m-геноме:
I - 57, II - 26 и III - 30kDa, 9 небольших белков ядерного кодирования.
4 Red-Ox центра: два гема а (a и a3) и два Cu-центра: СuА (2атома) и CuВ.
Гемы и CuB – на I белке, CuA – на II.


ΔЕ =
0,25v - 0,82v
≈ 0.55v


Слайд 31
Текст слайда:

Предполагаемая схема работы цитохрома а-а3


Слайд 32
Текст слайда:

Комплекс II: Сукцинатдегидрогеназа. Единственный фермент цикла Кребса, встроенный в мембрану митохондрий..

Свойства: 4 субъединицы
SDH1, 67kDa, FAD,
SDH2, 28kDa, 3FeS центра
SDH3, 20kDa, гем cytb560
SDH4, 16.5kDa

Зачем нужен комплекс II ?
Вход е- в ЭТЦ от соединений с разным
уровнем запаса энергии:
Eоэ фумарат/сукцикат +0,03v - для работы комплекса I не хватает…
Но передать электроны на убихинон – вполне..

У ряда водорослей и печеночников 3 субъединицы кодируются в геноме митохондрий.


Слайд 33
Текст слайда:

Итак, общая схема дыхательной ЭТЦ: четыре белковых комплекса, объединяемые подвижными переносчиками е-

Подвижные переносчики:
Убихиноны – их много («пул убихинонов»)
2. Цитохром с – 104 ак. Локализован с наружной стороны внутренней
мембраны. Гем ковалентно связан с белком (через cys14 и cys17)

Примерная стехиометрия: 1 комплекс I : 3 bc1 : 7 aa3 : 9 cyt c : 50 UQ


Слайд 34
Текст слайда:

АТФ-синтаза: «вальсирующий» комплекс

Структура:
Две субъединицы: F0 и F1
F1: α3β3γδε
α - 59, β - 56, γ - 36
δ - 17.5, ε - 13,5kDa
F0: а (I), 15kDa,
b (II), 12.5kDa
c (III), 8kDa
а:b:с – 1:2:(6-15)

α , β, ε субъединицы F1
и субъединица а (I) F0 кодируются в митохондриальном геноме.


Слайд 35
Текст слайда:

Работа АТФ-синтазы чем-то напоминает работу электродрели…


Слайд 36
Текст слайда:

«Трехтактная» работа АТФ-синтазы

Состояния активных центров β-субъединиц АТФ-синтазы:
О – открыт («open»), T – закрыт («напряжен» - tight),
L – полуоткрыт («высвобождающийся» - loose)

Вращательная энергия γ-субъединицы нужна для «выталкивания»
АТФ из активного центра β-субъединицы


Слайд 37
Текст слайда:

Красивое доказательство вращательной работы АТФ-синтазы


Слайд 38
Текст слайда:

Рбота АТФ-синтазы





Слайд 39
Текст слайда:

Транспорт интермедатов дыхания через мембрану митохондрий.


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика